重點區域實時監控工程在太湖流域河湖管理工作中的實踐與思考

王 遙 陳雨清 戴曉燁

(太湖流域管理局蘇州管理局，江蘇 蘇州 215000)

1 流域背景

太湖流域北依長江，南瀕杭州灣，東臨東海，西以茅山、天目山為界，行政區劃分屬江蘇省、浙江省、安徽省和上海市。流域內城市分布密集、人口數量大、經濟發達。2011年太湖流域總人口5879萬，占全國總人口的4.4%；GDP為48379億元，占全國GDP的10.3%；人均GDP為8.2萬元，是全國人均GDP的2.3倍。

太湖位于太湖流域的中心，是我國第三大淡水湖泊，現有水面積2338km2，正常水位容積為44.3億m3，平均水深1.89m，最大水深2.6m，多年平均年吞吐水量52億m3，水量交換系數1.2，換水周期約300天。太湖具有蓄洪、供水、灌溉、航運、旅游等多方面功能，是流域的重要供水水源地，不僅向上海市、無錫市、蘇州市的城鄉供水，還向上海供水并改善黃浦江上游的水質，其供水服務范圍超過2000萬人。環太湖河流眾多，出入湖河流共228條，其中主要入湖河道有望虞河、直湖港、武進港、長興港、楊家浦港、旄兒港等；主要出湖河道有太浦河、大錢港、瓜涇港、胥江等。望虞河、太浦河是太湖流域骨干引排河道，兩岸河網交織，湖泊、河道互相連通。

近年來，流域社會經濟一直維持高速發展，但長期以來流域污染物排放量遠超過水體納污能力，流域部分湖水污染嚴重，水質型缺水、飲用水源地安全問題依然突出。流域內無序占用太湖水域及湖岸灘地，違法取退水，非法圍墾水面及圍網養殖等違法行為時有發生。由于傳統的人力巡查受自然環境的影響較大，如水政巡查車、船不易到達區域，湖岸線被入湖河流截斷的區域都屬于傳統巡查的盲區，在這種地方的違法水事活動往往很難發現，嚴重影響了違法水事活動的查處率。

2 工程概況

太湖流域重點區域實時監控工程主要服務于太湖流域太湖、太浦河、望虞河(以下簡稱“一湖兩河”)河湖管理和水政監察工作，建設地點位于江蘇省蘇州市、無錫市，浙江省湖州市、嘉興市等地。該工程主要內容是在“一湖兩河”部分重點區域建設視頻監控點，并對監控畫面進行集中統一管理，實時在線查看。

3 建設要求

3.1 功能需求

太湖流域分兩期建設重點區域實時監控站點30個，站點分布于太湖、太浦河、望虞河等流域重要河湖沿線。視頻監控點主要包含攝像機、云臺、鏡頭、立桿、野外視頻服務器、通信設備、防雷系統、供電系統等，借助一期已建的視頻監控平臺及計劃增設的流媒體服務器，來實現實時視頻信息采集、視頻數據現場存儲、視頻數據處理(包含視頻圖像編碼、壓縮等)、視頻數據傳輸等功能。

3.2 參數要求

對于主要設備的功能參數要求如下：

a.高清高速紅外球形網絡攝像機:采用高倍變焦網絡高清攝像機，監控半徑1.5km；帶有全向云臺，可遠程對云臺進行控制操作，云臺可定期自動旋轉，采集執法證據視頻圖像；具備遠程喚醒功能，平常待機以降低功耗；具備夜視功能，能在低照度狀態下拍攝較為清楚的視頻。可滿足監控覆蓋面，照片、視頻取證時段及精度等需求。

b.高清無線視頻監控主機：包含智能電量控制模塊、遠程喚醒模塊、視頻壓縮處理模塊、4G通信模塊等；錄像自動循環存儲，錄像資料現場保存30天，每天錄像8h，通風、散熱性好，可長期穩定運行。可滿足遠程智能化應用功能要求，可實現照片、錄像的回溯查看。

c.供電系統采用太陽能電池進行供電，滿足前端設備每天8h正常運行的供電需求。可滿足正常維護狀態下的長期穩定續航。

d.防雷系統直擊雷防護按第二類防雷建筑物設計，電子信息系統雷電防護按B級設計。可滿足防雷安全需求。

e.立桿及基礎根據監控范圍和現場情況進行設計、施工，可抗12級強風。可滿足設備的安全穩定運行，立桿的高度保障了監控的覆蓋范圍。

4 布設原則

由于重點區域實時監控建設需要進行基礎混凝土澆筑并布設立桿，站點遷移成本高，工作量大，所以站點布設地點相對固定。該工程參照太湖流域重要河湖水域、岸線情況，結合水事行為發生區域特點，針對性選擇布設地點。選擇布設地點原則如下：

a.巡查車、船不易到達區域。重點河湖岸線受山體、水塘、河道、建筑物等遮擋或隔斷，水政巡查車輛、船舶不易到達或進出不便的區域。布設于此類區域有助于減少車船、人力巡查工作量，減少管理盲區和巡查死角。

b.邊界、敏感水事區域。省、市、縣(區)邊界或違法水事活動易發、多發、高發的敏感區域。邊界、敏感水事區域由于屬地管理職責及歷史遺留等因素影響，管理可能存在盲區，布設于此類區域有助于對潛在的水事違法意圖產生震懾，加快響應速度。

c.重要支河口位置。穿越太浦河、望虞河的汾湖、漕湖、鵝真蕩岸線或進出河湖水量大、船只進出頻繁、居民生活聚集的重要支河口。此類區域水事活動較為頻繁，私自設置魚籪、圍網等現象頻發，布設于此類區域有助于對潛在的水事違法意圖產生震懾，加快響應速度。

d.重點案件多發區域。已發生重大案件以及重大案件多發區域。水事違法案件一般處理時間長，整改落實需要一定時間，已違法侵占的湖面、墊高的灘地進一步滋生水事違法行為，產生后續負面效應的可能性較大，需要重點監控。

5 應用情景

a.當巡查人員通過人工巡查或視頻監控發現有違法行為發生后，用戶可戶實時錄制現場信息，并通過調取一段時間內的視頻監控數據確定水事違法活動發生的時間、地點和當時的情況，進而追溯案件發生的全過程。

b.當已知監控區域內有建設項目、施工項目，用戶可通過實時查看視頻監控了解該建設項目、施工項目的建設情況，來判斷是否有水事違法活動發生，實現對于涉河建設項目的遠程實時監管。

6 建設管理

6.1 完善設計方案

經招投標確定施工單位后，承建單位進行了方案深化設計，建設單位組織設計單位、監理單位、施工單位對施工方案進一步優化，明確施工重點環節注意事項，保證整體施工方案的可行性和工程質量的可靠性。

6.2 施工規范、規程、標準約束

建設單位在招標文件編制過程中，對工程建造規范、規程和標準等質量條款作了約束性規定，并作為質量管理工作的主要依據。

6.3 建造過程中質量控制和檢測

建造過程中，建設單位嚴格要求承建單位按照施工規范(標準)、施工工藝進行施工，并要求監理人員進行現場質量監督、記錄及驗收，重要工序必須經監理人員認可后方可進入下道工序。通過定期檢查及不定期抽查方式及時發現建造過程存在的質量問題，明確整改內容及期限，督辦整改落實情況。對于施工過程中出現的技術、質量問題，建設單位及時會同設計單位、建造單位進行商討研究，合理制定解決措施，避免遺留質量隱患。同時參與隱蔽工程、關鍵節點的質量檢查及驗收，實現項目建造全過程質量控制與管理。

7 應用實效

太湖流域重點區域實時監控工程由太湖流域管理局蘇州管理局承建，并負責日常運行管理維護。太湖流域管理局蘇州管理局工作人員負責每日查看監控畫面，發現水事違法行為后及時赴現場查看，并以抄告單形式通知地方水行政主管部門。太湖流域重點區域實時監控的應用可有效提高河湖管理效率和水政監察水平。

7.1 減少水事巡查人力投入

以太湖水域蘇州市太湖新天地生態休閑公園段為例，該段岸線原狀為自然灘地，后經批復采取了生態修復措施，并輔助建設了棧道、碼頭等設施。現公園內灘地區域機動車難以進入，只能開展人力徒步巡查，耗費時間較長，視野阻礙較大。建設重點區域實時監控站點后，監控范圍可完成對對公園臨湖岸線的覆蓋。

7.2 提高水事案件發現時效性

太湖水域江浙省界喬溇段，曾經因歷史遺留原因存留著若干漁民擅自搭建的漁業用房及棧橋等附屬設施，后經多方努力已于2019年9月全部整治清除。但該段水域位于江蘇省、浙江省交界區域，水事違法行為頻發，管理難度較大。2019年10月，監控人員通過監控畫面第一時間發現兩艘疑似餐飲、水產交易的船只停靠的情況，及時將相關情況書面抄告地方水行政主管部門，協調督促制止餐飲交易行為并驅離船只，及時保障了水域岸線安全。

7.3 促進發現隱蔽型案件

2017年10月，太湖水域無錫市稍風嘴段監控人員及時(施工第一天)發現無錫市稍風嘴臨湖側灘地有建筑翻建施工行為，立即將相關情況書面通報屬地水行政主管部門，要求對該施工行為進行調查處理。該處水事違法行為發生的位置位于太湖岸線無堤段，因山體阻隔，是人力巡查無法發現的隱蔽位置。

8 存在問題及改進

8.1 攝像機選擇

一期工程中，部分視頻監控點采用槍機。槍機的優勢包括：價格合理，鏡頭、云臺、補光等各個部件能夠根據需要靈活配置，視距較遠。在夜間，激光補光后可視距離在500m以上，能應對低照度的情況。而槍機的劣勢包括：一般為固定位置安裝，且監控區域固定。

經日常運維和業務工作實際使用發現，水域岸線水事活動區域變化較為頻繁，除特殊情況外，通過槍機關注固定區域的意義不大。通過球機的布設，視頻監控點的監控覆蓋半徑達到1.5km，監控覆蓋面積約3.5km2，遠遠大于槍機覆蓋范圍。

8.2 供電形式

目前使用的視頻監控點大部分采用太陽能供電形式，供電系統由4塊90W單晶硅太陽能電池板、2塊DC12V250Ah膠體蓄電池等組成。太陽能供電系統發電量估算：在平均光照3.5～5.5h/天及海拔高度小于1000m條件下，360W光伏日發電量估算見表1。

表1 太陽能供電系統發電量估算

根據設計經驗值，太陽能供電系統日發電量取負載日用電量的1.5～2倍。按日平均光照4～5h/天，太陽能系統日發電量約為1.9kW·h，約為負載日用電量的1.6倍，可滿足負載日用電量需求。

但經實際日常管理和運行維護，由于室外光照條件受天氣條件影響，太陽能供電系統實際發電效率受天氣條件制約較大，陰雨、霧霾等惡劣天氣條件均易導致視頻監控點饋電而無法正常使用。太湖流域汛期為每年5—9月，降水量大，陰雨天氣頻繁，特別是梅雨期長達10～20天，視頻監控點運行效率容易受到影響。

為解決太陽能供電系統受天氣條件制約的問題，可在有條件的地區選擇采用市政供電替代太陽能供電，經實際改造發現對視頻監控穩定性提升較大。

此外，通過在視頻監控站點供電系統中加裝定時模塊，可以實現視頻監控點在夜間定時停機、白天定時啟動的功能，可有效保存蓄電池電量，在梅雨季節延長視頻監控時間。二期工程在設備中部署了太陽能檢測系統，維護人員可以遠程掌握前端監控點位太陽能實時使用情況，便于針對性開展巡檢維護。

8.3 高溫工作狀況

經日常管理和運行維護，視頻監控站點設備箱由于處于露天野外環境，箱內溫度常常高達60℃以上，不僅給日常巡檢維護帶來不便，還會導致存儲卡損毀、供電系統短路等設備故障。

在不增加供電負擔的前提下，可采取在設備箱上方加裝遮陽板的方法，經實測可有效減少設備箱承受太陽直射時間，降低設備工作溫度，減少視頻監控點故障率。

9 監控點布設原則

a.結合城市發展。太湖流域城市建設發展較快，建成區規模大，基礎設施建設水平高，堤防道路對于岸線的覆蓋較廣。部分區域雖然建設活動密集，但由于現有堤防駁岸設施完善，圍湖造地、灘地墊高、涉河建設等行為實施可能性較小，難度大且較容易被發現，在此類區域布設重點區域監控站點發揮效益不明顯。

b.便于運行維護。重點區域實時監控工程監控目標為自然河湖岸線，道路交通條件較好的區域可通過車船人力巡查覆蓋，設置監控站點的意義不大。而監控覆蓋必要性較大的區域往往交通不便，市政道路難以到達。站點布設時需要考慮基礎開挖、立桿布設、設備安裝等施工的可行性，兼顧后期運行維護操作的便捷性。

c.設備布置形式。經實地考察，河湖岸線周邊其他行業、單位建設的監控設施眾多，如果能夠實現信號接入共享，可免去重復布設導致的資金浪費。此外，可借助電信、網絡運營商現已建成的立桿、鐵塔等設施布置監控設備，大幅減少建設費用。

10 新技術應用探索

太湖流域重點區域實時監控工程分兩期實施，初步設計報告分別編制于2014年、2017年，受當時的技術條件和成本限制，物聯網、AI智能識別及5G等新技術手段未在工程中得到實際應用。近年來，工程管理單位在已建工程的基礎上，充分吸納新技術、新方法，旨在進一步優化工程效益，提高工程對河湖管理工作的支持和促進作用。

10.1 5G技術

太湖流域重點區域實時監控工程一期于2015年建成，采用的是3G網絡傳輸視頻數據。雖然前端攝像頭具備錄制高清視頻的硬件條件，但受制于傳輸速度和效率，終端獲取視頻幀數、清晰度較低。后期工程管理單位為一期12個監控站點統一更換了4G網絡服務，數據傳輸速度和效率有了一定程度的改善，但由于部分站點建設位置偏僻，運營商基站網絡覆蓋能力較弱，數據傳輸保障能力仍不理想。

目前，5G網絡已上線投入使用，但受制于運營商網絡資費和網絡覆蓋等因素暫未在太湖流域重點區域實時監控工程中投入使用。5G網絡具備數據傳輸速率快、網絡延時低等優勢，投入使用后將大大改善工程數據傳輸保障能力，提高終端視頻數據的獲取使用條件，可開發站點畫面實時展示等功能。

10.2 物聯網技術

2019年，太湖流域重點區域實時監控二期工程建成，工程管理單位進一步優化了視頻數據的傳輸途徑，由原有的公用互聯網傳輸更換為專用網絡傳輸、通過專線接入至流媒體服務器的模式，一定程度上提高了數據傳輸的可靠性。

隨著全球信息化的飛速發展，整個世界正在迅速地融為一體，國家和政府的關鍵基礎設施網絡面臨各種威脅。太湖流域重點區域實時監控工程涉及太湖流域水雨情、水環境等信息要素，須進一步提高網絡安全保障能力。重點區域實時監控工程可進一步依托物聯網技術，在系統內自行組網，在站點前端安裝物聯網模塊，數據通過自有網絡傳輸，提高網絡安全保障能力。

10.3 AI智能識別技術

太湖流域還將繼續加密重點區域實時監控站點，可采用AI智能識別技術替代人工，完成對河湖管理、水行政執法相關要素的識別，進一步提高重點區域實時監控工程的效益發揮。重點區域實時監控網絡進一步加密后，監控點數量大幅度增加，平臺信息量將進一步增多，僅靠人工巡檢則工作量較大，難以發揮工程效果。而通過引進AI智能識別技術可提高問題發現和分析的效率，是重點區域實時監控成網后進一步發揮其效果的必然需求。

目前，安防、交通等行業已有類似的解決方案，可通過人像、車輛等特定目標的檢索比對、識別，加以研判、分析，完成高效的人員管理和社會矛盾疏導。但由于河湖管理工作識別要素眾多，目前還沒有成熟的應用案例，通過簡單的人像、動作識別難以精準篩選有效信息。工程管理單位可進一步加強與方案提供單位的溝通協作，對AI智能識別方案就河湖管理領域進行針對性的開發，對有效信息要素進行篩選，提高工程效益。

11 結 語

通過太湖流域重點區域實時監控工程的實施，太湖流域新建了重點區域實時監控站點30個，并實現了監控站點集中統一管理，進一步拓展了太湖湖區水上執法快速反應能力，有效提高了河湖管理效率和水政監察水平，加強了監控預警能力，保障了流域正常的水事活動秩序，切實為踐行“水利工程補短板，水利行業強監管”的新時期水利事業發展總基調保駕護航。

本文從設計原則、建設管理、運行維護等角度闡述了重點區域實時監控在太湖流域的運用現狀，針對同類工程建設和使用中可能存在的普遍性問題進行了思考，并提出可供參考的解決方案。重點區域實時監控有助于改善現階段河湖管理、水政監察工作單純依靠車船、人力的低效率現狀。目前，我國治水矛盾已發生深刻變化，重點區域實時監控旨在高效率地發現和分析問題，是調整人的行為、糾正人的錯誤行為的前提條件。進一步加密監控網絡以提高覆蓋面，結合5G、物聯網、AI智能識別等新技術的發展運用以提高發現和分析問題的效率，重點區域實時監控將成為“強監管”的可靠抓手，也將為“河湖長制”的落地生根提供堅實保障。